基于減載靠泊的碼頭能力提升論證研究

苑志剛，薛楚渤，李戎韜，黃鑫亭，孔德峰

（1.錦州港股份有限公司，遼寧錦州 121007；2.錦州市交通運輸綜合行政執法隊，遼寧錦州 121001）

引言

隨著船舶的日益大型化，亟需擴大泊位的靠泊能力。由于新建大型泊位周期長，利用現有岸線資源提升泊位等級，是適應到港船舶日益大型化，保障港口安全生產的重要舉措[4,7]。

在確保泊位水域適應性和碼頭結構、靠系泊設施的安全性的前提下，通過提出靠離泊限制條件，可以最大限度的發揮碼頭潛力，優化資源配置，緩解港區泊位緊張的生產作業壓力。

錦州港304#、305#泊位位于錦州港區第三港池東側岸線，見圖1 所示。

圖1 工程位置示意圖

根據錦州港304#、305#泊位水域條件和碼頭結構的實際情況，對泊位按減載靠泊15 萬t 級散貨船舶對相關水域的適應性及碼頭結構、靠系泊設施的安全性進行論證。

1 碼頭現狀

錦州港304#、305#泊位原批復的建設規模為1個3.5 萬t 級和2 個5 萬t 級通用泊位（水工結構按靠泊10 萬t 級散貨船設計），碼頭岸線全長744 m。2017 年該段岸線升級改造為10 萬t 級，碼頭岸線長度和設計通過能力不變。碼頭面頂高程5.0 m，碼頭前沿停泊水域底高程-16.0 m，港池底高程為-15.0 m。碼頭結構斷面見圖2 所示。

圖2 原碼頭結構圖

碼頭上設有1 000 kN 系船柱以及SC1250H 橡膠護舷。碼頭前沿共布置12 臺40 t-43 m 門機，軌距12 m，軌上起升高度26 m（抓斗）/37 m（吊鉤），軌下起升高度20 m，具備通用散貨裝卸條件。

2 核算論證

2.1 設計船型

錦州港304#、305#泊位原設計船型10 萬t 級，論證船型為15 萬t 級散貨船。設計船型見表1。

表1 設計船型主尺度表

2.2 碼頭及水域尺度復核

現有碼頭長度為744 m，15 萬t 級船舶在304#泊位靠泊作業，占用部分305#泊位岸線。碼頭水域布置見圖3。在考慮304#～306#泊位共用的情況下，碼頭長度滿足靠泊要求。剩余碼頭岸線395 m，還可以同時停泊10 萬t 級及3 千t 級船舶各一艘，或同時靠泊2 艘2 萬t 級船舶[1]。

圖3 泊位平面布置示意圖

15 萬t 級散貨船減載至載重噸不超過10 萬t級散貨船上限10.5 萬t，對應減載至吃水13.7 m，靠泊所需的碼頭前沿設計底高程為-14.92 m。現狀碼頭泊位前沿底高程-16.0 m，可以滿足15 萬t 級散貨船減載至13.7 m 的靠泊要求。

三港池回旋水域直徑為500 m，約合1.73 倍15萬t 級散貨船船長289 m，滿足規范不小于1.5～2倍船長的需求。

15 萬t 級散貨船減載至吃水13.7 m，考慮乘潮2 小時，乘潮水位1.81 m 所需的港池、航道底高程為-14.01 m。泊位對應的港池至現有301#泊位港池間的支航道底高程為-15.0 m；錦州港主航道設計底高程-17.9 m，滿足論證船舶減載航行需要。

本港區航道通航15 萬t 級散貨船所需航道的通航寬度為177 m。錦州港主航道按照30 萬t 級油船減載單線通航設計，通航寬度320 m，航道總長度約30.6 km。航道可滿足論證船舶航行需要。錦州港第三錨地面積為108.8 km2，底高程-18.0～-21.0 m，可以滿足15 萬t 級散貨船的需要。

2.3 裝卸工藝復核

門機作業15 萬t 級散貨船（減載）需要的最大回轉半徑為43.25 m，既有門機最大回轉半徑為43 m，基本滿足15 萬t 級散貨船作業要求。

采用抓斗吊裝清艙設備，在輕載吃水6.0 m 的情況下，所需最大軌上起升高度為28.4 m。泊位現有門機抓斗軌上起升高度26 m，即采用抓斗吊裝清艙設備的情況下，抓斗軌上起升高度不滿足要求，需采用壓載吃水8.4 m 以上或采用吊鉤進行清艙設備的進出艙作業。

錦州港304#、305#泊位碼頭為順岸布置，門機可根據作業需要沿軌道行走，走行范圍能夠滿足15萬t 級散貨船（減載）的裝卸作業要求。

2.4 系靠泊設施復核

系纜力按9 級風計算，當風力大于9 級時船舶需離開碼頭，船舶系纜力計算結果最大值為705 kN，現有1 000 kN 系船柱滿足計算要求。根據《港口工程荷載規范》[3]中的規定，船舶作用在系船柱上的系纜力標準值15 萬t 級船舶不應小于1 300 kN，因此需新增10 個1 300 kN 系船柱。

船舶靠岸時，按照靠岸法向速度不大于0.08 m/s，撞擊能量計算最大值為415 kJ。現有SC1250H 兩鼓一板護舷吸能量764 kJ 滿足船舶靠泊要求。在橫浪作用下，系泊船舶有效撞擊能量計算最大值為330 kJ。現有SC1250H 兩鼓一板護舷滿足船舶靠泊要求。

2.5 碼頭結構復核

錦州港304#、305#泊位碼頭主體為重力式沉箱結構。碼頭抗傾、抗滑穩定性。沿基床頂面：抗滑作用效應組合值/滑動作用效應組合值為1.35，抗傾作用效應組合值/傾覆作用效應組合值為2.55；沿基床底面：抗滑作用效應組合值/滑動作用效應組合值為1.09，滿足規范規定的γ＞1 的要求[2]。

基床頂面應力最大應力377 kPa，不大于600 kPa，滿足規范要求。

碼頭結構基礎持力層為巖基，持久工況地基承載力抗力分項系數2.95，滿足規范要求抗力分項系數應不小于2.0 要求。

碼頭整體穩定性驗算采用固快指標計算，抗滑力矩標準值與滑動力矩的設計值之比為1.68，滿足規范規定的非黏性土坡不小于1.3～1.5 的要求。

3 減載靠泊限定條件

本泊位減載靠泊15 萬t 級散貨船舶時，需要嚴格控制船舶靠、離泊限定條件，確保碼頭結構和附屬設施工作狀態良好。靠、離泊限定條件見表2。

表2 減載靠、離泊限定條件表

4 結語

本研究對錦州港304#、305#泊位靠泊15 萬t 級散貨船舶（船舶減載至吃水不超過13.7 m，載貨量不超過10.5 萬t）進行研究，研究結論如下：

1）泊位長度可滿足15 萬t 級散貨船減載（減載后吃水不超過13.7 m，載貨量不超過10.5 萬t）靠泊要求，停泊水域、船舶回旋水域、港池及航道等水域尺度可滿足15 萬t 級散貨船減載的靠離泊作業要求；

2）碼頭既有門機回轉半徑起升高度、行走范圍能夠滿足15 萬t 級散貨船（減載）的作業要求。采用抓斗吊裝清艙設備的情況下，抓斗軌上起升高度不滿足要求，需采用壓載吃水8.4 m 以上或采用吊鉤進行清艙設備的進出艙作業；

3）在碼頭前沿新增10 個1 300 kN 系船柱，碼頭系靠泊設施、碼頭結構均可滿足15 萬t 級船舶減載靠泊作業要求；

4）碼頭使用期間，應嚴格限制船舶靠、離泊限制條件。